I concetti di processi reversibili e irreversibili possono essere descritti matematicamente utilizzando il concetto di entropia. Ma prima di arrivare alla definizione di entropia, veniamo ai concetti di processi reversibili e irreversibili. Noi chiamiamo processo reversibile uno in cui il sistema può tornare spontaneamente alla situazione (o stato) originale. Processo irreversibile è uno il cui sistema non può tornare spontaneamente al suo stato originale.
Poiché i concetti dei tipi di processi sono già stati menzionati, passiamo alla definizione di entropia. IL entropia di un sistema (S) è una misura del suo grado di disorganizzazione. Più grande è l'organizzazione, minore è l'entropia. L'entropia è una caratteristica dello stato termodinamico, così come l'energia interna, il volume e il numero di moli.
Guardando i contenitori nella figura sopra, vediamo che il contenitore 1 ha a entropia più piccolo dell'altro. Se prendiamo il contenitore e lo scuotiamo, verificheremo che le “palline” saranno mischiate, o meglio, disorganizzate. Se controlliamo il contenitore 2, dopo averlo agitato, noteremo che non è possibile per le palline, spontaneamente, tornare alla loro organizzazione originale, se continuiamo a scuotere il contenitore.
Nei processi reversibili isotermici (la cui temperatura rimane sempre la stessa) si definisce entropia il rapporto tra il calore (dato o ricevuto) e la temperatura. Pertanto, rappresentiamo l'entropia nei processi isotermici come segue:
Nel Sistema Internazionale di Unità, misuriamo l'entropia in joule/kelvin. Sulla base del concetto che descriviamo di entropia, possiamo formulare la Seconda Legge come segue:
La variazione di entropia di un sistema isolato è sempre positiva o nulla. L'uguaglianza ΔS = 0 si verifica quando i processi sono reversibili: i processi reversibili non aumentano l'entropia. I sistemi isolati, che non ricevono né trasferiscono calore all'ambiente, possono solo aumentare o mantenere costante la loro entropia.
di Domitiano Marchesi
Laureato in Fisica
Squadra scolastica brasiliana
Fonte: Scuola Brasile - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/entropia-segunda-lei.htm